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纳米新材料


发布时间:

2022-09-19

纳米新材料

纳米新材料:纳米材料是纳米科技领域中富有活力、研究内涵十分丰富的科学分支。用纳米来命名材料是20世纪80年代,纳米材料是指由纳米颗粒构成的固体材料,其中纳米颗粒的尺寸不超过100纳米。

纳米金属:如纳米铁材料,是由6纳米的铁晶体压制而成的,较之普通铁强度提高12倍,硬度提高2~3个数量级,利用纳米铁材料,可以制造出高强度和高韧性的特殊钢材。对于高熔点难成形的金属,只要将其加工成纳米粉末,即可在较低的温度下将其熔化,制成耐高温的元件,用于研制新一代高速发动机中承受超高温的材料。

纳米陶瓷:首先利用纳米粉末可使陶瓷的烧结温度下降,简化生产工艺,同时,纳米陶瓷具有良好的塑性甚至能够具有超塑性,解决了普通陶瓷韧性不足的弱点,大大拓展了陶瓷的应用领域。

纳米碳管: 纳米碳管的直径只有1.4nm,仅为计算机微处理器芯片上最细电路线宽的1%,其质量是同体积钢的1/6,强度却是钢的100倍,纳米碳管将成为未来高能纤维的首选材料,并广泛用于制造超微导线、开关及纳米级电子线路。

纳米催化剂:由于纳米材料的表面积大大增加,而且表面结构也发生很大变化,使表面活性增强,所以可以将纳米材料用作催化剂,如超细的硼粉、高铬酸铵粉可以作为炸药的有效催化剂;超细的铂粉、碳化钨粉是高效的氢化催化剂;超细的银粉可以为乙烯氧化的催化剂;用超细的Fe3O4微粒做催化剂可以在低温下将CO2分解为碳和水;在火箭燃料中添加少量的镍粉便能成倍地提高燃烧的效率。

有两种方法可以生产纳米颗粒,通过浓缩法或倒置法,通过存在于溶液或气态物质的分子聚合体,颗粒得以形成。这些相互转换技术、沉淀技术及气相工艺使得生产高纯、单分散球形粒子成为可能。缺点是生产能力通常会非常低,也就是说这种方法提供的放大能力非常有限。

还有一种方法,通过对粗颗粒的研磨来生产纳米颗粒,即分散或自顶向下法。可以完成此研磨任务需要高能量密度的湿法砂磨机。砂磨机应用于纳米新材料已经慢慢变得普遍,可以高效大批量的用于原材料的研磨及精细颜料等的分散。

MLCC即多层陶瓷电容器,制造这些电容器的纳米材料通常就是通过砂磨机精细研磨后的二氧化钛(TiO2)悬浮液,或添加锆、铌、钴的钛酸钡。这些纳米颗粒通常都必须达到100纳米以下,这些悬浮混有特殊的粘结剂,加工成陶瓷薄膜,厚度通常只有千分之一毫米。

纳米材料应用的另一经典案例就是抛光剂(CMP)。在这个过程中,抛光悬浮剂用于加工晶片,用于芯片生产。这些悬浮剂对抛光层具有化学效应和机械腐蚀效果,对晶片表面有机械研磨效果。这些悬浮粒度分布必须准确界定,以便在这个过程中获得适当流动性,其中最重要的是消除所有超大颗粒,防止划伤造成的瑕疵。基于氧化铝或二氧化硅,CMP浆料的生产,拓帕纳米砂磨机是必不可少的工业规模化生产设备。

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